ZESZYTY N A U K O W E POLITECH NIK I ŚLĄSKIEJ Seria: TRA N SPO RT z. 39
1999 N r kol. 1438
Andrzej M UTKA
E K S P L O A T A C J A I N A P R A W A K O L E J O W Y C H Z E S T A W Ó W K O Ł O W Y C H N A P K P
Streszczenie. W referacie omówiono rodzaje zestawów kołow ych stosowanych w pojaz
dach szynowych PKP, problem y w ynikające podczas ich eksploatacji, m etody usuw ania tych problem ów, w tym rodzaje zużycia, ja k też typowe uszkodzenia zestaw ów oraz m etody na
praw zestawów. Przedstaw iono rów nież w ogólny sposób środki m ające na celu ograniczenie zużycia i uszkodzeń zestawów. Zagadnienia związane z elementami układu napędow ego po
wiązanym i z zestawem kołowym w ykraczają poza zakres niniejszego referatu.
EXPLOITATION A N D REM OVAL M ETHODS OF ROLLING WHEEL SETS IN PKP
Sum mary. In report there w ere discussed wheel used in railways, consum ption resulting on during exploitation and renoval m ethods. Presented also types o f w earing out and getting rolling w heel sets fixed. A lso presented in general way methods o f lim itation consum ption and deffects o f these wheel sets. Subjects connected with elements o f pow er transm ission and rolling wheel sets are out o f the report.
1. WSTĘP
Transport kolejowy, pom im o wzrastającej konkurencji ze strony transportu sam ochodow e
go, jest nadal wiodącym system em transportu towarów masowych na duże odległości. Rów nież w pewnych segm entach przewozów pasażerskich m ożna zaobserwować w yraźną tenden
cję nawrotu do transportu kolejowego.
Jednym z atutów transportu kolejow ego w walce z konkurencyjnymi środkami transportu je st bezpieczeństwo, statystycznie dużo większe, niż w transporcie drogowym.
Podzespołem pojazdu szynowego decydującym w znacznym stopniu o bezpieczeństwie jest zestaw kołowy. Zestaw zapewnia w spółpracę pojazdu szynowego z torem , stąd też od jego w łaściw ego w ykonania i utrzym ania zależy zarówno bezpieczeństwo ruchu, ja k również koszty związane z eksploatacją pojazdu szynowego przez przewoźnika.
8 6 A. Mutka
2. BUDOW A ZESTAW U KOŁOW EGO
Zestaw kołowy składa się z osi oraz z dwóch kół. Koła m ogą być w tłoczone na oś, lub też m ogą być zam ocowane w sposób umożliwiający przesuw koła na osi, co występuje w przy
padku zestawów kołow ych o zm iennym prześwicie. W przypadku zestawów kołowych z ko
łami wtłoczonymi na oś, wtłaczanie może być dokonane na zimno lub na gorąco.
O sie zestaw ów kołowych są najbardziej obciążonymi elementami zestawów kołowych, dlatego do ich wyrobu stosuje się wybrane materiały dokładnie obrobione m echanicznie i cieplnie. Osie m ogą mieć różne wymiary i kształty, jednak w każdej m ożna wyróżnić cha
rakterystyczne obszary:
czoło osi, - czop osi, - przedpiaście, - podpiaście,
część środkow a osi.
Osie wykonuje się ze stali w stanie znormalizowanym.
Z uwagi na działające na oś zm ienne siły, zarówno co do wartości, ja k i kierunku, od stali stosowanej do w yrobu osi wym aga się odpowiedniej wytrzymałości zmęczeniowej.
W celu zm niejszenia m asy stosuje się niejednokrotnie osie drążone.
Koła zestawów kołow ych m ogą być z obręczą lub bezobręczowe, sztywne lub sprężyste, osadzone na stałe na oś lub przesuwne względem osi, tarczowe lub ramienne, wykonane ze stali jako kute, w alcow ane lub lane. W celu zmniejszenia masy zestawów kołowych i popra
wy ich w łasności eksploatacyjnych coraz częściej stosuje się koła bądź ich elementy wykona
ne ze stopów lekkich lub tworzyw sztucznych.
Koła z obręczą składają się z koła bosego, obręczy nasadzonej na koło bose i pierścienia zaciskowego zabezpieczającego obręcz przed spadnięciem. Podstawowe typy kół bosych są znormalizowane, wykonuje się je przez kucie, a następnie walcowanie. Pierścienie zaciskowe wykonyw ane są z kształtowników walcowanych.
Koła bezobręczow e wykonuje się jako lane lub kuto-walcowane ze stali o podobnych właściwościach i składzie, co stal na obręcze. Ze względu na kształt rozróżnia się koła bez
obręczowe z tarczą prostą, pojedynczo i podw ójnie pofalowaną.
Z uwagi na bardzo złożone obciążenia działające na koło, materiały, z których jest ono wykonane, pow inny cechować się określonym i własnościami. I tak m ateriał wieńca pow inien mieć dużą w ytrzym ałość, udam ość i odporność na zużycie. M ateriał piasty, utrzym ujący koło na osi dzięki siłom sprężystości, powinien mieć odpow iednią ciągliwość. Z kolei m ateriał tarczy, oprócz wymaganej wytrzymałości powinien cechować się odpow iednią sprężystością.
Jest oczywiste, że w ym agania te jest o wiele łatwiej spełnić w przypadku kół z obręczą, w których obręcz wykonuje się ze stali o dużej wytrzymałości i twardości, niż kół bosych ze stali ciągliwej lub staliwa, które są znacznie tańsze. W przypadku granicznego zużycia obrę
czy, można j ą wym ienić bez wymiany koła bosego. Koła z obręczam i m ają jednak również wady. N ależą do nich:
mniejsza trw ałość i niezawodność z uwagi na możliwość luzowania obręczy, częstsze pęknięcia kół, możliwość przesunięcia kół na osi,
większe koszty wytwarzania, większa masa.
W ady te są szczególnie istotne przy większych prędkościach jazdy i w iększym obciążeniu kół, dlatego w now ych pojazdach coraz częściej stosowane są koła bezobręczowe.
Prawidłow ą współpracę koła z szyną zapewnia kształt profilu zew nętrznego kola. Zarys ten składa się z obrzeża i powierzchni tocznej, w obrzeżu wyróżnia się natom iast bok, stopkę i główkę. Zarysy zewnętrzne kół są znormalizowane.
Eksploatacja i naprawa kolejow ych z e sta w ó w . 87
W celu popraw y w spółpracy zestawów kołowych z torem często podejm uje się działania mające na celu zm niejszenie sił pochodzących od części nieusprężynowanych, co poprawia spokojność jazd y oraz w pływa na zm niejszenie hałasu. W tym celu konstruuje się tzw. koła sprężyste, w których m iędzy tarczą i obręczą są umieszczane elementy sprężyste (najczęściej gumowe) pracujące na ściskanie i ścinanie. Badania wykazały, że zastosow anie takich kon
strukcji zm niejsza przyspieszenia, zw łaszcza nieusprężynowanych mas wagonu. Elementy gumowe tłum ią drgania w ysokiej częstotliwości (hałas), m ają jednak stosunkowo m ałą trw a
łość.
Zm niejszenie m asy koła i zwiększenie jego sprężystości osiąga się również przez wyko
nanie kół bosych ze stopów aluminium . Ich w adą są trudności uzyskania niezawodnego połą
czenia kół bosych ze stopów lekkich ze stalowymi obręczam i, ja k rów nież połączenia osi z kołem.
Jeżeli chodzi o połączenia kół z osią, to najczęściej stosowanym sposobem połączenia jest wtłaczanie, przy czym je st ono w ykonyw ane na zimno. Połączenie takie wywołuje w kole bosym, obręczy i osi wew nętrzny stan naprężeń, który w yw iera bardzo duży wpływ na w y
trzym ałość zm ęczeniow ą tych elementów. Oś może być w tłaczana do koła bosego przed osa
dzeniem obręczy lub do koła z osadzoną wcześniej obręczą. Różnica średnicy podpiaścia i wewnętrznej średnicy piast (przed osadzeniem osi) mieści się w granicach 0,15 - 0,35 mm zależnie od konstrukcji i rodzaju łączonych materiałów. Po wtłoczeniu osi do koła średnice w yrów nują się dzięki odkształceniu sprężystem u łączonych elementów, przy czym w piaście koła pow stają naprężenia rozciągające, a w podpiaściu osi naprężenia ściskające. Siła w tła
czania koła na oś je st określona w Karcie UIC 813-1.
Połączenie koła bosego z obręczą wykonuje się jako skurczowe. W tym celu obręcz pod
grzaną do tem peratury około 300 C zakłada się na koło bose o tem peraturze otoczenia. Pod
grzewanie obręczy m oże byś dokonyw ane indukcyjnie lub gazowo. Dodatkowo obręcz jest zabezpieczona przed zsunięciem się z koła bosego za pom ocą pierścienia zaciskowego, który jest ułożony i zaw alcow any w rowku obręczy.
Podstaw ow ym zarysem obręczy i wieńców kół bezobręczow ych stosowanym w pojazdach trakcyjnych i wagonach je st zarys typu 28UIC. W niektórych pojazdach trakcyjnych PKP stosowane są obręcze z zarysam i 28UIC zwężonymi o 10 lub 15 mm. O znaczone są one sym bolami 28A C10 i 28AC15 zgodnie z norm ą ZN -94/PK P-3511-01.
W zależności od szerokości obręczy lub wieńcz kola bezobręczow ego w yróżnia się dwie odmiany zarysów zewnętrznych:
- odm iana 135 o szerokości 135 mm, nosi oznaczenie 28UIC-135, - odm iana 140 o szerokości 140 mm, nosi oznaczenie 28UIC-140
O bręcze odm iany 135 są stosowane w w agonach i lekkich pojazdach trakcyjnych, jak elektryczne zespoły trakcyjne i autobusy szynowe. O bręcze lub wieńce odm iany 140 stoso
wane są tylko w lokomotywach.
3. RO DZAJE ZUŻY CIA I USZKODZENIA ELEM ENTÓW ZESTA W Ó W KOŁOW YCH
W czasie eksploatacji zestawów kołow ych kinem atycznie w spółpracują ze sobą elementy zestaw u kołowego oraz drogi kolejowej, co prowadzi do zużycia tych elem entów głównie w w yniku procesów tribologicznych. Wśród procesów tribologicznych można wyróżnić:
procesy ścierne, - procesy adhezyjne,
8 8 A. M utka
- procesy utleniania, - procesy gruzełkowe.
Procesy ścierne w zestaw ach kołowych w ystępują wtedy, gdy pom iędzy powierzchniami trącymi, to je st obręczą koła i szyną znajdą się cząstki zanieczyszczeń działających ja k ścier
niwo lub gdy istnieje duża różnica twardości pom iędzy szyną i współpracującym elementem zestawu.
Zużycie ścierne zestawu kołow ego polega na niszczeniu warstwy wierzchniej elementów w spółpracujących z szyną (obręczy lub w przypadku koła bezobręczowego - wieńca) w pro
cesie tarcia w w yniku skrawania, bruzdowania, rysowania i ścinającego działania nierówności pow ierzchni, istnienia cząstek ciał obcych lub produktów zużycia. Intensywność zużycia ściernego elem entów zestawów współpracujących z szyną je st w prost proporcjonalna do sił działających na zestaw i odwrotnie proporcjonalna do twardości tych elementów, zależy także od warunków ścierania (np. warunki atm osferyczne, zapylenie środowiska).
Zużycie adhezyjne polega na niszczeniu warstwy wierzchniej elementów współpracują
cych z szyną w w yniku pow stawania i rozrywania połączeń adhezyjnych, to jest mikrozgrzein i m ikrospoin tworzących się m iędzy w ierzchołkami nierówności w spółpracujących elemen
tów.
Zużycie przez utlenianie polega na niszczeniu warstwy wierzchniej w wyniku pow stawa
nia powierzchniowych ubytków materiału na skutek tworzenia się tlenków, przy czym tlenki te w zależności od elementu zestawu m ogą być usuw ane na skutek tarcia. Proces utleniania je st bardzo skom plikowany, charakteryzuje się między innymi tworzeniem cienkich warstw tlenków oraz stałych roztw orów i eutektyk tlenu z metalem.
Zużycie gruzełkow e (pitting) polega na zniszczeniu warstwy wierzchniej w w yniku po
wstawania m iejscow ych ubytków materiału w elementach o ruchu tocznym lub toczno- ślizgowym przy cyklicznym oddziaływaniu obciążeń mechanicznych oraz fizykochemicznych wpływów substancji smarującej. Zużycie przez pitting jest charakterystyczne dla pojazdów szynowych, przy czym dotyczy ogólniej pojętego pojęcia zestawu kołowego, a mianowicie takich jego elementów, ja k łożyska toczne oraz zęby przekładni zębatych w zestawach napęd- nych. W nieco mniejszym stopniu występuje zużycie przez pitting powierzchni tocznych ob
ręczy (lub wieńców w kołach bezobręczowych). W sumie jest to najmniej zbadany proces zużycia.
Zużycie zestawów kołowych powoduje zm ianę kształtu i w ymiarów parametrów zarysu obręczy lub wieńca koła bezobręczow ego, co może skutkować bądź zm niejszeniem bezpie
czeństwa ruchu, bądź też zwiększeniem niekorzystnego oddziaływania pojazdu na tor.
W śród skutków zużycia zestawów kołow ych w wyniku oddziaływań destrukcyjnych m oż
na wymienić:
- podcięcie obrzeża na skutek tarcia o powierzchnię boczną główki szyny,
- zm niejszenie grubości obrzeża skutek tarcia o pow ierzchnię boczną główki szyny, zm niejszenie grubości obręczy na skutek tarcia tocznego o pow ierzchnię górną główki
szyny oraz tarcia wstaw ek ham ulcow ych o pow ierzchnię toczną, - powstanie naw isu materiału na skutek oddziaływań dynam icznych, - rozwalcow anie na pow ierzchni tocznej,
- rozwarstw ienie materiału.
Do uszkodzeń zestawu kołowego m ogących zaistnieć w czasie eksploatacji należą:
- obluzowanie obręczy na kole bosym lub osi w piaście koła, - pęknięcie osi, obręczy, koła bosego,
powstanie rys,
wytarcia m iejscowe na skutek ślizgania koła po szynie w wyniku nieprawidłowego hamowania.
Eksploatacja i napraw a kolejowych zestawów . 89
W śród przyczyn nadm iernego zużycia i podatności na uszkodzenia zestawów kołowych można wym ienić zbyt miękki materiał obręczy, różnice w twardości obręczy poszczególnych kół, wady m ateriałow e (wtrącenia niem etaliczne, niewłaściw a obróbka cieplna), różnice śred
nic okręgów tocznych, niejednakow e naciski kół na szyny, błędy w ustaw ieniu zestawów w wózku i m ontażu w ózków w pojeździe. N ależy zwrócić uwagę, że szczególnie zwiększone zużycie obręczy w ystępuje w taborze eksploatowanym na liniach krętych charakteryzujących się dużą liczbą łuków o m ałych prom ieniach (160-^-500 m).
4. PRZECIW D ZIA ŁA NIE ZU ŻYCIU ZESTAW ÓW KOŁOW YCH
W śród środków pozw alających na zm niejszenie zużycia zestawów kołowych należy wy
różnić środki organizacyjne i środki techniczne.
Do środków organizacyjnych zalicza się odpowiednie zaplanowanie obiegów pojazdów szynowych tak, aby dla każdego pojazdu przebieg po liniach krętych w stosunku do całkowi
tego przebiegu był stosunkowo mały (w granicach 20%). Ponieważ niejednokrotnie zadanie to może być utrudnione, stosuje się techniczne środki ograniczenia zużycia zestawów, do któ
rych należą:
- zastosow anie na obręcze zestawów kołowych stali o dużej twardości, instalow anie urządzeń do sm arow ania obrzeży kół.
N ależy zw rócić uwagę, że stal o dużej twardości nie może być stosowana bez ograniczeń, ponieważ w zrost tw ardości kół (oczywiście, w granicach nie powodujących ich uszkodzenia na skutek oddziaływ ań dynam icznych) pow oduje zwiększone zużycie szyn, których koszt wymiany je st stosunkow o duży. Dlatego też konieczna je st optym alizacja współzależności między tw ardością materiału kół i szyn.
Sm arowanie obrzeży kół (lub bocznych powierzchni główek szyn) zm niejsza znacznie w spółczynnik tarcia, a tym samym zużycie zestawów w pojazdach eksploatowanych zasadni
czo na liniach krętych. U rządzenia sm arujące są zainstalowane z reguły na lokomotywie.
Jako środek sm am y najczęściej je st stosowany olej mineralny, przy czym musi się on charakteryzować właściw ościam i przyjaznym i dla środowiska naturalnego. W prostszych urządzeniach sm arujących stosuje się sm ar stały w postaci prętów grafitowych lub zaw ierają
cych dw usiarczek m olibdenu, które to pręty są dociskane sprężyście do kół.
Smar płynny je st nanoszony na pow ierzchnię sm arow aną w postaci mgły olejowej w y
twarzanej w rozpylaczu, którego w ylot je st skierowany na tą powierzchnię, albo też smar jest rozprowadzany przez rolkę urządzenia sm arującego toczącą się po obrzeżu lub po bocznej powierzchni główki szyny, przy czym niedopuszczalne je st przedostaw anie się smaru na po
wierzchnię toczną, gdyż powoduje to szkodliw y spadek wartości współczynnika przyczepno
ści.
W stosowanych urządzeniach liczba punktów sm arowniczych zw iązanych z kołami po
jazdu m oże być różna: smarowane są obrzeża wszystkich zestawów, zestawów skrajnych wózka lub lokom otywy albo tylko obrzeża kół zestawów prowadzących. W przypadku urzą
dzeń rozpylających zapew nione je st bezkontaktow e nanoszenie środka smarnego na p o wierzchnię smarowaną.
W celu zm niejszenia zużycia środka sm arnego, w nowoczesnych konstrukcjach urzą
dzeń sm arujących stosuje się m ikroprocesorow e systemy sterow ania częstością nanoszenia środka smarnego. U rządzenia te um ożliw iają dozowanie ilości smaru w zależności od prze
bytej przez pojazd drogi lub w funkcji czasu niezależnie od prędkości jazdy albo tylko pod
czas przejazdu przez łuki torowe. Przeciętny czas natryskiwania oleju wynosi 0,8A3 s, a re
90 A. M utka
gulow any czas przerw y odniesiony do przebytej drogi waha się w granicach 15CH-450 m.
U ruchom ienie urządzenia sm arującego tylko na czas przejazdu przez łuki torowe wymaga stosowania na pojeździe czujników, które w zależności od kąta skręcenia wózków względem nadw ozia czy też wartości siły odśrodkowej działającej na pojazd w łuku, pow odują w łącze
nie urządzenia.
5. DIAGNOSTYKA ZESTAW ÓW KOŁOW YCH
W celu zapew nienia bezpieczeństw a zestawy kołowe podlegają próbom i pomiarom mającym na celu stwierdzenie, że zestaw nie je st uszkodzony, a wartości jego parametrów geom etrycznych m ieszczą się w wym aganych granicach. W przedsiębiorstwie PKP ocena zestawu kołowego, pom iary oraz wartości parametrów geom etrycznych określone są w in
strukcji M t-1 1.
Aby jednoznacznie określić strony zestawu kołowego dla celów diagnostycznych i tech
nologicznych przyjm uje się zasady:
a) w zestawach kołow ych napędnych z jednym kołem zębatym lew ą stroną zestawu jest strona przeciw na do koła zębatego,
b) w zestawach kołow ych napędnych z dwoma kołami zębatymi na osi lewa strona zestawu oznaczona je st literą L w ybitą na czole osi zestawu z lewej strony numeru zestawu, c) w zestawach tocznych zespołów trakcyjnych lew ą stronę oznacza się za pom ocą m etalo
wej tabliczki z w ybitym num erem zestawu kołowego przyspawanej do wewnętrznej po
wierzchni piasty koła bosego,
d) w w agonach lew ą stronę zestawu oznacza się poprzez wybicie cech na kole osi.
Do param etrów geom etrycznych, które podlegają pomiarom, należą:
Az - odległość m iędzy wewnętrznymi powierzchniami obręczy lub wieńców kół bezobręczow ych w zestawach kołowych bez obciążenia,
A z’ - odległość m iędzy wewnętrznymi powierzchniam i obręczy lub w ieńców kół bezobręczow ych w zestawach kołowych obciążonych,
C, C ’ - odległość m iędzy płaszczyzną czołow ą przedpiaścia i w ew nętrzną boczną pow ierzchnią obręczy lub koła bezobręczowego,
D l - średnica koła bosego,
Ez - odległość m iędzy zarysam i obrzeży obręczy lub wieńców kół bezobręczow ych, G - param etr bicia osiowego,
O - grubość obręczy, Og - grubość obrzeża, Ow - wysokość obrzeża,
W - grubość wieńca koła bezobręczowego,
b - szerokość obręczy lub wieńca koła bezobręczowego, qR - stromość obrzeża.
Pom iary param etrów geom etrycznych należy wykonywać przewidzianym i do tego celu, sprawnymi i zalegalizow anym i przyrządam i pomiarowym i, do których należą:
suwmiarka do pomiaru parametrów geom etrycznych zarysu obręczy kół zestawów kołowych,
sprawdzian suwm iarki do pomiaru param etrów geom etrycznych zarysu obręczy kół zestawów kołowych,
ultradźwiękowy przyrząd do pomiaru grubości obręczy UTK01 lub 545LC, - średnicówka do pom iaru średnicy kół na okręgu tocznym,
Eksploatacja i naprawa kolejowych zestawów 91
- przyrząd do pom iaru rozstaw u kół w zestawie kołowym, przyrząd do pom iaru płaskich miejsc,
- suw m iarka uniw ersalna o zakresie pom iarowym do 300mm z noniuszem do 0,1 mm, - kom plet wzorców chropowatości (lub ręczne przyrządy do pom iaru chropow atości
„Ra” 1 „Ra”),
sprawdzian zarysu powierzchni tocznej obręczy wg ZN -94/PK P-3509 lub BN/35-09- 09,
- szczelinom ierz,
- czujniki zegarow e z działką elem entarną 0,001 mm.
Przyrządy pom iarow e podlegają okresowej legalizacji i m uszą posiadać aktualne świa
dectwo legalizacji w ydane przez jednostki upoważnione do tego przez PKP.
Zakres pom iarów i diagnostyki zestawów kołowych je st uzależniony od tego, czy diagno
styka je st wykonyw ana w zakładzie taboru, czy też w zakładzie wykonującym naprawę okre
sową, co w iąże się zarówno z możliwościami technologicznym i, ja k i z procesam i utrzym a- niow o-napraw czym i.
Podczas w ykonyw anych w zakładzie taboru przeglądów okresowych pojazdów trakcyj
nych dokonuje się następujących pomiarów:
pom iar grubości obręczy lub grubości wieńca koła bezobręczowego, pom iar grubości obrzeża,
- pom iar wysokości obrzeża, pom iar strom ości obrzeża,
pom iar wysokości nawisu materiału na krawędzi powierzchni tocznej oraz stw ierdze
nie braku nawisu na zewnętrznej powierzchni prowadzącej.
W przypadku stwierdzenia, że którykolw iek param etr ma wartość zbliżoną do wartości kresowej, następne pom iary wykonuje się także między przeglądami okresow ym i w celu nie
dopuszczenia do przekroczenia wartości wymiarów kresowych.
Ponadto na co szóstym przeglądzie pojazdu trakcyjnego dokonuje się pom iarów odległo
ści między wewnętrznym i powierzchniam i obręczy kół lub wieńcami kół bezobręczowych w zestaw ie kołowym. N a podstaw ie tego pom iaru oblicza się odległość między zarysami obrze
ży obręczy lub wieńców kół bezobręczow ych zgodnie ze wzorem:
Ez = OgL + OgP + A z’
gdzie:
Ez - odległość m iędzy zarysam i obrzeży obręczy lub wieńców kół bezobręczowych, OgL - grubość obrzeża lewego zestawu,
OgP - grubość obrzeża prawego zestawu,
A z’ - odległość m iędzy w ewnętrznym i powierzchniam i obręczy lub wieńców kół bezobręczow ych w zestawach kołowych obciążonych.
Po przetoczeniu zarysu zewnętrznego obręczy lub wieńca koła bezobręczowego, oprócz w ym ienionych wyżej pom iarów, wykonaw ca operacji toczenia zobow iązany jest do dokona
nia pomiarów:
- średnic kół na okręgu tocznym,
- odległości m iędzy w ew nętrznym i powierzchniam i obręczy lub wieńców kół bezobrę
czowych w zestaw ie kołowym,
chropow atości pow ierzchni obrzeża i powierzchni tocznej,
- bicia bocznego pow ierzchniw ew nętrznych obręczy lub wieńców kół bezobręczowych w zestawie,
bicia prom ieniow ego powierzchni tocznej (w płaszczyźnie okręgu tocznego), położenia row ka kontrolnego zużycia kresowego wieńca koła bezobręczowego.
92 A. M utka
Po zam ontow aniu przetoczonego zestawu kołowego w pojeździe należy obliczyć odle
głość m iędzy zarysam i obrzeży obręczy lub wieńców kół bezobręczowych.
Podczas wykonyw ania przeglądów okresowych i kontrolnych należy dokonać oceny osa
dzenia obręczy.
W zakładach w ykonujących naprawy okresowe pojazdów oraz naprawy zestaw ów koło
wych dokonuje się pomiarów i obliczeń:
- grubości obręczy lub wieńca koła bezobręczowego, szerokości obręczy lub wieńca koła bezobręczowego, - różnic średnic kół w okręgach tocznych,
różnicy odległości m iędzy płaszczyzną czołow ą przedpiaścia osi i w ew nętrzną boczną pow ierzchnią obręczy lub wieńca koła bezobręczowego,
- tolerancji zarysu powierzchni bocznej obrzeża,
chropowatości powierzchni obrzeża i powierzchni tocznej,
- bicia bocznego powierzchni wewnętrznych obręczy lub wieńców kół bezobręczo
wych,
- bicia prom ieniowego powierzchni tocznej,
odległości m iędzy wewnętrznymi powierzchniam i obręczy lub w ieńców kół bezobrę
czowych,
położenia rowka kontrolnego zużycia kresowego wieńca koła bezobręczowego, - rezystancji zestawu kołowego mierzonej między dwoma obręczam i lub wieńcam i kół
bezobręczowych,
- odległości m iędzy wewnętrznymi zarysami obrzeży obręczy lub w ieńców kół bez
obręczowych,
w yważenia zestawów kołowych (po wym ianie części składowej zestawu).
Podczas przeobręczow yw ania zestawów kołowych należy pom ierzyć dodatkowo:
średnice kół bosych, rozstaw kół bosych,
szerokość wieńców kół bosych.
Dla zestawów kołow ych zabudowanych w pojeździe trakcyjnym lub wagonie należy:
- dokonać pom iaru m iędzy wewnętrznymi powierzchniami obręczy lub w ieńców kół bezobręczow ych
- obliczyć odległość między zarysami obrzeży obręczy lub wieńców kół bezobręczo
w ych według wzoru:
E z = OgL + Ogp + Az’
gdzie:
OgL - grubość obrzeża na kole lewym, Ogp - grubość obrzeża na kole prawym,
Az’ - odległość między wewnętrznymi powierzchniami obręczy lub wieńców kół bezobręczowych.
6. NAPRAW A I REGENERACJA ZESTAW ÓW KOŁOW YCH
Naprawa i regeneracja zestawów kołowych obejmuje:
- naprawę profilu obręczy w przypadku zmiany w wyniku zużycia kształtu zarysu obrę
czy,
Eksploatacja i napraw a kolejow ych zestawów 93
w ym ianę obręczy w przypadku osiągnięcia granicznej grubości nie pozwalającej na naprawę profilu lub w przypadku uszkodzenia obręczy,
wym ianę koła lub osi w przypadku uszkodzenia tych elementów.
N apraw a profilu m oże być w ykonana przez przetoczenie obręczy lub w ieńca koła bez- obręczowego na tokarce kołowej lub podtorowej i nadanie jej przez to w łaściwego kształtu zarysu lub przez napaw anie obręczy (zarówno powierzchni tocznej, ja k i obrzeża), a następnie przetoczenie.
Zestawy kołow e z obręczam i wytartymi należy regenerować przez napaw anie łukiem krytym. Obręcze kół pow inny być przed napawaniem podgrzane do odpowiedniej tem peratu
ry w celu uniknięcia ewentualnych pęknięć obręczy i spoiny. Przy napaw aniu liczba nałożo
nych warstw w ynosi od 1 do 4.
W ym ianę obręczy przeprow adza się najczęściej w przypadku zużycia uniem ożliw iającego przetoczenie profilu i dalsze jej użytkowanie lub w przypadku uszkodzenia obręczy. Z użytą obręcz zdejm uje się z koła bosego przez w ytoczenie części obręczy na tokarce i w yciągnięcie pierścienia. Pierścienie zaciskow e m ożna również wypalać palnikiem acetylenow o-tlenowym na specjalnym urządzeniu. Po usunięciu zewnętrznej części pierścienia zdejm uje się obręcz z koła po jej nagrzaniu ew entualnie przecięciu palnikiem acetylenowo-tlenowym . O bręcz m oż
na również zdejm ow ać m etodą nagrzewania używając do tego celu specjalnego pieca.
Bardzo ekonom icznym sposobem zdejm ow ania obręczy jest przepalenie obręczy palni
kiem, lecz w ym aga to ścisłego przestrzegania dyscypliny technologicznej i wysokich kw alifi
kacji pracowników.
N ow ą obręcz nasadza się na koło po uprzednim jej nagrzaniu do około 300 C, a następnie zaw alcowuje pierścień zaciskowy.
W ym ianę koła lub osi przeprow adza się w przypadku uszkodzenia tych elem entów zdej
mując z zestaw u kołowego uszkodzoną część. Czynność tę wykonuje się na specjalnej prasie, na której w yprasow uje się koła z osi oraz w prasowuje na oś.
W przedsiębiorstwie PKP wykonuje się naprawy profilu zarysu oraz przeobręczowywa- nie zestawów kołowych, natom iast wym iana kół i osi nie jest przeprow adzana w e własnym zakresie.
Literatura
1. Z. Rom aniszyn, Z. Oramus, Z. Nowakowski: Podwozia trakcyjnych pojazdów szyno
wych. W KŁ, W arszawa 1989.
2. E. Baranowski, K. Kościug, Z. Maciszewski: N apraw a taboru kolejowego. W KŁ, W ar
szawa 1987.
3. W. Gąsowski: W agony kolejowe. W KŁ, W arszawa 1988.
4. J. M arciniak: Eksploatacja kolejow ych pojazdów szynowych. W KŁ, W arszawa 1990.
5. Instrukcja pom iarów geom etrycznych i oceny zestawów kołowych pojazdów trakcyjnych i w agonów M t-11.
Recenzent: Dr hab. inż. M arek Sitarz Profesor Politechniki Śląskiej
94 A. Mutka
A b stra c t
Important elements o f railway vehicle, which influence on the safety are wheelsets. They also influence on service costs. In article there were discussed wheel used in railways, con
sumption resulting on during exploitation and renoval methods. Presented also types o f w earing out and getting rolling wheel sets fixed. Also presented in general way methods o f lim itation consum ption and deffects o f these wheel sets. Subjects connected with elements o f power transm ission and rolling wheel sets are out o f the report.
